气体保护焊焊接原理与机器人自动焊接实验指导书

1、实验四 气体保护焊的原理及机器人自动焊接工艺一、 原理气体保护焊通常按照电极是否熔化和保护气体不同，分为非熔化极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊。非熔化极惰性气体保护焊指在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法，简称TIG焊。熔化极气体保护焊指金属熔化极作电极，利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬嘴喷出的气体将焊接区与空气隔绝，通过电弧产生高温熔化母材和焊丝的焊接方法。1. 以高纯氩气Ar99.99%作保护气体的称为氩弧焊（MIG焊），可以焊接碳素钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等材料，常用来焊接铝及其合金、铜及

2、铜合金等有色金属。2. 以惰性气体与氧化性气体（氧气，二氧化碳）的混合气为保护气时，或以二氧化碳气体或二氧化碳+氧气的混合气体为保护气时，统称为熔化极活性气体保护电弧焊（简称MAG焊）。 3. 以纯度CO299.5%作保护气体的称为CO2体保护焊，二氧化碳气体保护焊按填充焊丝的不同分为实芯二氧化碳气体保护焊和药芯二氧化碳气体保护焊。实芯二氧化碳气体保护焊可以焊接低碳钢、低合金钢。药芯二氧化碳气体保护焊（FCAW焊）不仅可以焊接碳素钢、低合金钢、而且可以焊接耐热钢、低温钢、不锈钢等材料。图1 熔化极气体保护焊 图2 非熔化极气体保护焊二、 熔化极气体保护电弧焊熔化极气体保护电弧焊的主要优点是可以

3、方便的进行各种位置的焊接，同时也具有焊接速度较快，熔敷率较高的优点。熔化极活性气体保护电弧焊可适用于大部分主要金属的焊接，包括碳钢，合金钢。熔化极惰性气体保护电弧焊适用于不锈钢，铝，镁，铜，钛，镐及镍合金。利用这种焊接方法还可以进行电弧点焊。1、 工作效率高：CO2的电弧穿透力强、熔深池大、焊丝熔化率高、熔敷速度快、，工作效率比手工弧焊高13倍；2、 焊接成本低：CO2气体是工厂的副产品，来源广、价格低。其成本只有埋弧焊和手工焊的40%50%左右。3、 能耗低：相同条件下，MIG焊与手弧焊相比，前者消耗的电能约为后者的40%70%。4、 适用范围广：MIG焊能焊接任何位置，薄板可焊致电1mm，

4、最厚几乎不受限制。而且焊接薄板时，较氩气焊速度快、变形小。5、 抗锈能力强：焊缝含氩量低，抗裂性好。6、 焊后无需清渣，因是阴弧，便于监视和控制，便于实现自动化。三、 MIG焊机的一般要求 1、MIG焊机的焊接过程 起始时，焊丝由送丝机送出，接触工件； 焊丝与工件短路，产生大电流，使得焊丝顶端熔化； 焊丝与工件间形成电弧； 焊丝送出，电弧变短；焊丝再次接触工件。如此周而复始。 2、MIG焊机的一般要求在焊接过程中，电弧不断地燃弧、短路、重新引弧，燃弧如此周而复始，从而使得弧焊电源经常在负载短路，空截三态间转换，因此，要获得良好的引弧，燃弧和熔滴过渡状态，必须对电源的动特性提出如下要求：焊接电压

5、可调，以适应不同焊接需求； 最大电流限制，即有截流功能，避免因短路、干扰而引起的大电流损坏机器，而电流正常后，又能正常工作；适合的电流上升、下降速度，以保证电源负载状态变化，而不影响电源稳定和焊接质量；满足送丝电机的供电需求；平稳可调的送丝速度，以满足不同焊接需求，保证焊接质量； 满足其它焊接要求，如手开关控制，焊接电流、电压显示，2T/4T功能，反烧时间调节，焊丝选择，完善的指示与保护系统等等。3、MIG焊电源的外特性曲线由于MIG焊接电源的负载状态不断地在负载、短路、空截三态间转换（其输出电压、电流特性曲线如图3，为了得到适宜的输出和良好的焊接效果，采用了具有图11.2的外特性的焊接电源。

6、采用恒速送丝配合如图4的平台型外特性电源的控制系流，有以下优点：弧长变化时引起较大的电流变化，因而电弧自调节作用强，而且短路电流大，引弧容易；可对焊接电压和焊接电流单独加以调节。通过改变占空比调节电压，改变送丝速度来调节电流，两者间相互影响小；焊接电压基本不受焊丝伸出长度变化的影响；有利于防止焊丝回烧和粘丝。因为电弧回烧时，随着电弧拉长，电弧电流很快减小，使得电弧在来回烧到导电嘴前已熄灭，焊丝粘丝时，平特性电源有足够大的短路电流使粘接处爆开，从而可避免粘丝。图3 图4四、 焊接机器人焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊

7、为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。图5表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成，图6为OTC焊接机器人手臂。图5 焊接机器人组成 图6 机器人手臂五、 机器人焊接实验步骤1. 打开总电源（空开开关）2. 开焊机电源，开控制柜电源，3. 将地线与工件连接，4. 准备编程（示教盒）：1）打开“运行准备”摁钮（运行灯闪烁）2）开始编程（示教盒）摁下“动作可能+程序”Fn+99（注释程序）“一览表显示”enter复位 将焊枪调到起始位置上方，“记录”一下点 设定焊接的起始位置“记录”一下点 起弧（F7）写入 将焊枪调到下一个图形点位置“记录”点/线/a圆弧；依次调整并记录相关位置 熄弧：（动作可能+F7）写入 再将焊枪太高，“记录”一下点 结束程序：Fn+92 工位写入：F9，写入所编程序 把焊枪调到起始点上方，5. 编程结束后，将“示教盒上开